Question

2．物理小組利用頻閃照相和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗．步驟如下：
①用天平測出滑塊A、B的質量分別為300g和200g
②安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；
③向氣墊導軌通入壓縮空氣；
④把A、B兩滑塊放到導軌上，并給他們一個初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設定為△t=0.2s．照片如圖：該組同學結合實驗過程和圖象分析知：該圖象是閃光4次攝得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0～80cm刻度范圍內(nèi)；　第一次閃光時，滑塊B恰好通過x=55cm處，滑塊A恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個物體處于靜止狀態(tài)．請問：

（1）以上情況說明碰后A（選填A或B）物體靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在60cm處；
（2）滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后0.1s；
（3）設向右為正方向，試分析碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和是-0.2kg•m/s，碰撞后兩滑塊的質量與速度乘積之和是-0.2kg•m/s，以上實驗結果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質量與速度的乘機之和．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，第2、3、4次閃光時A未發(fā)生移動，則唯一解釋為A發(fā)生碰撞后速度為0．易知碰撞處為60cm
（2）碰撞后A向左做勻速運動，設其速度為v_A′，根據(jù)圖象求出v_A′，碰撞到第二次閃光時A向左運動10cm，時間為t′，有V_A′•t′=10，第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，有t+t′=△t，即可求出時間．
（3）通過計算，分析碰撞前后兩滑塊的質量與速度乘積之和是否相等．

解答 解：（1）、由圖可知，A只有兩個位置有照片，則說明A碰后保持靜止，故碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時刻之間，碰撞后A靜止，故碰撞發(fā)生在x=60cm處．
（2）、碰撞后A向左做勻速運動，設其速度為v_A′，
所以v_A′•△t=20，
碰撞到第二次閃光時A向左運動10cm，時間為t′
有v_A′•t′=10，
第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，
有t+t′=△t，
得t=$\frac{△t}{2}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s；
c、設向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：v_B=$\frac{0.05}{0.1}$=0.5m/s，A的速度v_A=-$\frac{0.1}{0.1}$m/s=-1m/s，
則碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和P₁=m_Bv_B+m_Av_A=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．
碰撞后，A靜止，B速度v_B′=$\frac{-0.2}{0.2}$=-1m/s，則碰撞后兩滑塊的動量P_B=-m_Bv_B′=-0.2×1=-0.2kgm/s．
以上實驗結果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質量與速度的乘積之和．
故答案為：（1）A，60；（2）0.1；（3）-0.2，-0.2，碰撞前后兩物體的質量與速度的乘積之和

點評 本題利用氣墊導軌進行驗證動量守恒定律的實驗，要求能明確實驗原理，注意碰撞前后兩物體的位置從而明確位移和速度，再根據(jù)動量守恒定律列式即可求解．